如圖,金屬平行導(dǎo)軌MN、M′N′和金屬平行導(dǎo)軌PQR、P′Q′R′分別同定在高度差為h(數(shù)值未知)的水平臺(tái)面上。導(dǎo)軌MN、M′N′左端接有電源,MN與M′N′的間距為L(zhǎng)=0.10m。線框空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B
1=0.20T;平行導(dǎo)軌PQR與P′Q′R′的間距為L(zhǎng)=0.10m,其中PQ與P′Q′是圓心角為60°、半徑為r=0.50m的圓弧導(dǎo)軌,QR與Q′R′是水平長(zhǎng)直導(dǎo)軌,QQ′右側(cè)有方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B
2=0.40T.導(dǎo)體棒a質(zhì)量m
1=0.02kg,電阻R
1=2.0Ω,放置在導(dǎo)軌MN、M′N′右側(cè)N′N邊緣處;導(dǎo)體棒b質(zhì)量m
2=0.04kg,電阻R
2=4.0Ω放置在水平導(dǎo)軌某處。閉合開關(guān)K后,導(dǎo)體棒a從NN′水平拋出,恰能無碰撞地從PP′處以速度v
1=2m/s滑入平行導(dǎo)軌,且始終沒有與棒b相碰。重力加速度g=10m/s
2,不計(jì)一切摩擦及空氣阻力。求:
(1)導(dǎo)體棒b的最大加速度;
(2)導(dǎo)體棒a在磁場(chǎng)B
2中產(chǎn)生的焦耳熱;
(3)閉合開關(guān)K后,通過電源的電荷量q。